Разработчики заявили, что инновационный программируемый фотонный квантовый компьютер справился с решением сложнейшей задачи за микросекунды
Китай представил передовую систему «Цзючжан 4.0» — новейшую итерацию своего фотонного квантового компьютера. По утверждению исследователей, устройство демонстрирует производительность, на порядки превосходящую возможности самых быстрых классических суперкомпьютеров, что существенно укрепляет лидерство Пекина в глобальной квантовой гонке.
Результаты научной работы, обнародованные 13 мая в авторитетном журнале Nature, стали важной вехой для национальной квантовой программы КНР, которую возглавляет группа экспертов из Китайского университета науки и технологий под руководством выдающегося физика Пана Цзяньвэя.
По сообщению представителей университета из города Хэфэй, прототип «Цзючжан 4.0» справился с алгоритмом гауссовой бозонной выборки всего за 25 микросекунд. Для сравнения: решение аналогичной задачи потребовало бы от мощнейшего на сегодняшний день американского суперкомпьютера «El Capitan» свыше 1042 лет вычислений.
Задача гауссовой бозонной выборки относится к категории вычислений, которые классическая архитектура принципиально не способна реализовать с приемлемой эффективностью.
«Насколько нам известно, современные классические вычислительные ресурсы не позволяют алгоритмам на базе матричных произведений состояний (MPS) даже приблизиться к точности, зафиксированной в ходе нашего эксперимента», — подчеркнула команда разработчиков.
Архитектура «Цзючжан 4.0» оперирует 1024 входами в сжатом состоянии, проходящими через интерферометрическую сеть из 8176 мод, и способна детектировать до 3050 фотонов — это десятикратное увеличение масштаба по сравнению с предшествующими испытаниями.
Исследователи отметили, что их установка открывает доступ к изучению астрономически огромного спектра квантовых состояний, недоступных для моделирования на базе любой существующей суперкомпьютерной мощности.
Согласно публикации, система достигла 92-процентной эффективности источника и 51-процентной общей результативности, успешно решив ключевую техническую проблему фотонных квантовых вычислений — минимизацию потерь фотонов в оптических схемах значительного размера.
«Помимо сугубо научного интереса, данная архитектура пригодна для немедленного использования в эру [шумных квантовых систем среднего масштаба], например, в задачах распознавания визуальных образов и создания криптографических односторонних функций», — пояснили авторы проекта.
Этот прогресс знаменует новый этап эволюции серии «Цзючжан». Представленная в октябре 2023 года модель 3.0 показала преимущество в 1016 раз, а первоначальная версия 2020 года стала пионером, доказавшим жизнеспособность фотонного квантового подхода.
Данное событие вновь актуализировало дискуссию о «квантовом превосходстве» — термине, описывающем ситуацию, когда квантовая система решает задачи, непосильные для классических компьютеров.
В отличие от сверхпроводящих квантовых компьютеров, развиваемых технологическими гигантами масштаба Google, IBM и Microsoft, серия «Цзючжан» базируется на фотонном подходе, используя частицы света вместо сверхпроводящих кубитов.
Ускорение темпов разработок в КНР обостряет соперничество с США, где колоссальные инвестиции направлены на создание отказоустойчивых универсальных квантовых платформ для коммерческого сектора.
Если американские компании фокусируются на сверхпроводящих архитектурах общего назначения, то Китай делает ставку на достижение экстремальной производительности в узкоспециализированных областях, таких как бозонная выборка.
Важно понимать, что «Цзючжан 4.0» не является универсальным вычислителем. Выполняемая им специфическая задача не подлежит прямому сопоставлению с коммерческими нагрузками, обрабатываемыми классическими суперкомпьютерами вроде «Frontier» или «El Capitan».
Тем не менее, зафиксированный отрыв в производительности невозможно игнорировать.
Квантовые технологии сегодня занимают центральное место в технологическом противостоянии двух держав. Сферы применения — от инновационного шифрования и искусственного интеллекта до биофармацевтики и оборонного моделирования — определяют облик будущего вычислительной инфраструктуры.
Возможно, «Цзючжан 4.0» еще не означает окончательной победы в гонке за универсальными квантовыми вычислениями, однако это достижение неоспоримо укрепляет позиции Китая в качестве мирового лидера в области фотонных квантовых технологий.
